在選擇性催化還原中用作催化劑的氧化鋁硅酸鹽沸石-型材料及其制造方法
【專利說明】在選擇性催化還原中用作催化劑的氧化鋁硅酸鹽沸石-型 材料及其制造方法 發明領域
[0001] 本發明的公開內容涉及在選擇性催化還原（SCR)反應中用作催化劑的氧化鋁硅 酸鹽或硅鋁酸鹽沸石-型材料和形成所述催化劑的方法。
[0002] 發明背景
[0003] 在這一部分中的說明僅僅提供關于本發明公開內容的背景信息且不可能構成現 有技術。
[0004] 沸石是一種具有基于氧離子的延伸的三維網絡框架的結晶硅鋁酸鹽。所有沸石的 基本結構單元是包圍小的硅或鋁離子的四個氧陰離子的四面體。排列這些四面體，使得這 四個氧陰離子中每一個本身又與另一氧化硅或氧化鋁四面體共享。晶體晶格在三維上延 伸，且計算出每一氧陰離子的電荷，即氧化態為-2。每一硅離子具有它的+4電荷，這通過 四個四面體氧陰離子平衡，和因此氧化硅四面體是電中性的。每一鋁四面體具有-1的殘留 電荷，因為三價鋁鍵合到四個氧陰離子上。這一殘留的電荷通過占據非-框架位置且充當 供給強酸的布朗斯臺德位點的陽離子平衡，這將在以下的示意圖中并在R. Szostak為作者 的 Molecular Sieves:Principles of Synthesis and Identification，第 2 版，Blackie Academic and Professional，London，1998 中進一步描述。
[0005]
【主權項】
1. 一種用作催化劑的結晶的改性STT-型沸石材料，該改性STT-型沸石材料包括摩爾 比大于約19:1到約250:1的四價元素的氧化物與三價元素的氧化物，且具有如圖3所示的 X-射線衍射圖案內的峰。
2. 權利要求1的改性STT-型沸石材料，其中在X-射線衍射圖案內，在下述2 0度處的 峰歸因于存在SSZ-23 沸石相：8. 22,9. 68,14. 51，15. 55,17. 9,18. 58,19. 3,19. 66, 21. 5,和 27. 4。
3. 權利要求1和2的改性STT-型沸石材料，其中四價元素的氧化物與三價元素的氧化 物的摩爾比為約19:1到50:1。
4. 權利要求1-3的改性STT-型沸石材料，其中經驗凝膠組成用下式表示： 5.577OH:4.428RN0H:A1203:28Si02:1219.7H20。
5. 權利要求1-4的改性STT-型沸石材料，其中該沸石-型材料進一步包括選自銅、鐵、 鈷、鋯、鈦及其混合物中的一種金屬。
6. 權利要求5的改性STT-型沸石材料，其中含金屬的沸石-型材料在選擇性催化還原 (SCR)反應中充當催化劑。
7. 權利要求5-6的改性STT-型沸石材料，其中在該催化劑中存在的金屬范圍為 0. 3-10. 0%，基于該沸石催化劑的總重量。
8. 權利要求1-7的改性STT-型沸石材料，其中該沸石-型材料的特征在于氨溫度解吸 和正丙胺溫度解吸分別比相應的SSZ-13沸石的解吸大至少1. 4和2. 0倍。
9. 權利要求1-8的改性STT-型沸石材料，其中水熱老化的沸石-型材料的特征在于氨 溫度解吸和正丙胺溫度解吸分別比相應的SSZ-13沸石的解吸大至少1. 5和6. 5倍。
10. 權利要求5的改性STT-型沸石材料，其中該催化劑含有離子交換的金屬Cu，Fe， Co,Zr，Ti，其足以維持含氮氧化物的廢氣流內的NOx轉化率性能。
11. 權利要求10的改性STT-型沸石材料，其中在約200°C下新鮮催化劑的NOx轉化率 性能為75%。
12. 權利要求11的改性STT-型沸石材料，其中在約500°C下新鮮催化劑的NOx轉化率 性能為約70%。
13. 權利要求10的改性STT-型沸石材料，其中在約200°C下，對于水熱老化的催化劑 來說，該催化劑的NOx轉化率性能為30%。
14. 權利要求13的改性STT-型沸石材料，其中在約500°C下，對于水熱老化的催化劑 來說，該催化劑的NOx轉化率性能為35%。
15. 權利要求5-14的改性STT-型沸石材料，其中含金屬的沸石沉積在蜂窩結構、金屬 基底或成形的擠出物上。
16. 權利要求15的改性STT-型沸石材料，其中蜂窩狀基底包括壁流式基底。
17. 權利要求1-16的改性STT-型沸石材料，其中該沸石-型材料具有D50為約0. 1-50 微米的粒度。
18. -種制備含金屬的催化劑的方法，該方法包括下述步驟： 用硝酸使沸石脫鋁； 用金屬鹽水溶液浸漬或離子交換該脫鋁的沸石；和 將選自CU，Fe，C〇，Zr，Ti中的一種或其混合物中的金屬摻入到脫鋁的沸石的框架位點 內。
19. 權利要求18的方法，其中催化劑在框架內摻入到金屬中，其含量足以維持在含氮 氧化物的廢氣流內的NOx轉化率性能。
20. 權利要求18-19的方法，其中該方法進一步包括在蜂窩狀基底、金屬基底或擠出的 基底上沉積該催化劑。
21. 權利要求20的方法，其中該蜂窩狀基底包括壁流式基底。
22. 權利要求18-21的方法，該方法進一步包括制備沸石，使得它具有四價元素的氧化 物與三價元素的氧化物的摩爾比大于約19:1，所述沸石通過下述步驟制備： 形成含水反應混合物，所述含水反應混合物包括四價元素的氧化物源；三價元素的氧 化物源；堿金屬源；和有機結構導向劑，所述有機結構導向劑的至少一部分是N，N，N-三甲 基-1-金剛烷胺氫氧化物； 在足以使沸石型材料晶體結晶的條件下維持該含水混合物，所述晶體具有圖2中提供 的X-射線衍射圖；和 回收該沸石晶體。
23. 權利要求22的方法，其中四價元素的氧化物源是水含量為約2wt%的氣相法白炭 黑。
24. 權利要求22的方法，其中三價元素的氧化物源是氫氧化鋁。
25. 權利要求22-24的方法，其中堿金屬陽離子平衡在結晶沸石-型材料內的價電子電 荷。
26. 權利要求18-25的方法，其中該方法進一步包括加熱沸石到至少150°C的溫度。
27. 權利要求26的方法，其中加熱沸石到約160°C的溫度。
28. 權利要求1-7的改性STT-型沸石材料，其中該沸石-型材料的特征在于布朗斯臺 德酸位點強于SSZ-13沸石中的這種位點且存的數量大于在SSZ-13沸石中的這種位點； 其中布朗斯臺德酸位點導致顯示出與SSZ-13沸石相比，正丙胺溫度解吸增加大于 50 %的沸石-型材料。
【專利摘要】本發明的公開內容一般地提供稱為PIDC-MM-0501，PIDC-MM-0502和PIDC-MM-0805/0806或PIDC-型沸石的新型STT-型沸石材料，和這些沸石的制造方法。本發明的公開內容還提供這些沸石材料作為催化劑的用途和制備所述催化劑的方法。PIDC-MM-型沸石或STT-型沸石材料可用作催化劑，例如在選擇性催化還原(SCR)應用中用作催化劑。
【IPC分類】B01D53-94, B01J29-70, B01J29-72
【公開號】CN104797337
【申請號】CN201380058685
【發明人】M·曼卡, 李運奎, J·拉沙佩勒, 武煒, D·謝潑德
【申請人】太平洋工業發展公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2013年9月27日
【公告號】EP2900372A1, US20150266007, WO2014052698A1